《光催化制氢研究取得突破》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2022-04-08
  • 湖州师范学院理学院铋水氢山研究团队,依托湖州市重点实验室——能量存储与转化实验室,经过多年探索,日前在太阳能光催化制氢领域研究取得重要突破。

    据悉,该研究团队首创的新型半导体光催化制氢薄膜,可极大提升产氢率,与传统的电制氢、化石制氢等技术相比,具有无污染、成本低的显著优势,为推动太阳能光解水制氢产业化迈出关键一步。

    目前,该科研团队围绕此项研究,已注册成立湖州昕颖新材料科技有限公司,未来将全面开展科技成果向产业转化,并与浙江天能氢能源科技有限公司、浙江锋源氢能科技有限公司等长三角制氢龙头企业签订合作协议,为企业提供技术升级改造和产品服务。

  • 原文来源:http://www.cnenergynews.cn/
相关报告
  • 《产氢效率提升15倍 光催化分解水制氢研究取得重要突破》

    • 来源专题:能源情报网监测服务平台
    • 编译者:郭楷模
    • 发布时间:2025-04-08
    • 记者从中国科学院金属研究所获悉,我国科研人员利用稀土元素钪对光催化分解水的催化材料进行改造,产氢效率提高15倍,创造了该材料体系的新纪录。相关论文4月8日在学术期刊《美国化学学会杂志》上发表。 据介绍,光解水制氢以二氧化钛半导体为催化材料,在阳光下直接将水分解成氢气和氧气。当光线照射二氧化钛时,内部产生的带电粒子成为分解水的工具,整个过程绿色环保。 “但这些被激活的带电粒子并不稳定,绝大多数在百万分之一秒内就会复合湮灭。此外,高温制备容易形成氧空位捕获带电粒子,这些都大大降低了光催化反应的效率。”中国科学院金属研究所所长、科研团队负责人刘岗说。 针对这一问题,科研团队创造性地引入钛在元素周期表中的邻居——钪元素对二氧化钛进行改造。由于半径相近,钪离子能完美嵌入材料而不造成结构变形,钪的稳定价态也恰好能够中和电荷失衡问题,且钪离子能重构晶体表面,产生特定的晶面结构让带电粒子有充分参与反应的时间和空间。 “改造后的光催化材料性能显著提升,紫外线利用率突破30%,在模拟太阳光下产氢效率较同类材料提升15倍。”刘岗说,如果用这种材料制作1平方米的光催化板,在阳光照射下每天能产生约10升的氢气。 目前,我国二氧化钛产能占全球50%以上,已形成完整的产业链。同时,我国的钪储量也位居世界前列。科研人员表示,光催化分解水效率进一步突破后将有望实现产业应用,推动能源结构升级。
  • 《突破 | 中国科大等在原位同步辐射的催化研究中获进展》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2024-02-05
    • 近日,中国科学技术大学国家同步辐射实验室教授姚涛团队与华中科技大学教授夏宝玉团队、新西兰奥克兰大学博士王子运,综合利用多种同步辐射原位技术,在质子交换膜(PEM)二氧化碳转换机制的研究中取得了进展。2月1日,相关研究成果以Durable CO2 conversion in the proton-exchange membrane system为题,发表在《自然》(Nature)上。 开发各种碳中和技术,对于解决能源与环境问题具有重要意义。基于PEM技术的电催化二氧化碳转化(CO2RR)由于可生产高附加值化学品和燃料,且可大电流、长时间稳定工作,是实现工业化碳转换较有前景的方式之一。而利用同步辐射大科学装置的多种先进表征技术研究催化剂在服役状态下的结构演变和反应机理,对于开发酸稳定的碳转换催化剂和膜电极系统具有重要的科学意义和应用价值。 该研究利用再生铅催化剂(r-Pb)在宽pH范围内取得了较高的CO2RR活性,在2.2 V压下、连续工作5200小时的条件下产生甲酸的法拉第效率超过93%,电流密度达到600 mA/cm2。 为厘清r-Pb催化剂在CO2RR反应中的真实活性结构,该研究发展并自研了适用X射线吸收谱的膜电极CO2RR原位装置,分别在合肥光源软X射线磁性圆二色线站和北京光源XAFS线站开展了离线和原位表征。原位X射线吸收谱技术发现,r-Pb在CO2RR的还原电位下发生了由Pb/PbSO4向Pb/PbCO3的动态结构演变,金属态Pb与PbCO3在还原电位下一定比例的共存是最终产生甲酸高选择性和活性的关键因素。研究进一步基于合肥光源原位红外谱学技术,基于自研原位红外装置,采用13C同位素标记的13CO2开展了CO2RR的原位红外研究,发现PbCO3表面的气态CO2会首先经过表面活化过程进入PbCO3晶格,再由晶格中的C转换成最终的HCOOH产物,结合DFT理论计算揭示了r-Pb催化剂的固相动态转变诱导晶格碳活化和CO2转化机理。 再生铅催化剂膜电极CO2RR的活性与稳定性 质子交换膜原位测试装置及同步辐射X射线吸收谱表征 同步辐射原位红外探测 研究工作得到科学技术部和国家自然科学基金委员会等的资助,并获得国家同步辐射实验室、北京光源和上海光源的同步辐射机时支持。